Kopling I Vios Chandra
-
Upload
chandra-andrika -
Category
Documents
-
view
186 -
download
0
Transcript of Kopling I Vios Chandra
Perancangan Kopling Toyota Vios
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Dalam bidang permesinan daya dan putaran memegang peranan yang sangat
penting, dimana daya dan putaran tersebut dari mesin ditransmisikan ke roda-roda.
Mekanisme yang menimbulkan tenaga dari mesin keroda-roda disebut dengan
pemindahan tenaga ( power train ). Pemindahan tenaga yang umum digunakan adalah
kopling ( clutch ). Kopling berfungsi untuk menghubungkan dan memutuskan daya dan
putaran dari mesin ke transmisi.
Motor penggerak tidak dapat langsung tenaganya digunakan, tetapi digunakan
dulu untuk menimbulkan sejumlah momen, kemudian barulah tenaganya digunakan
perlahan-perlahan sehingga kendaraan mulai bergerak pelan-pelan. Karena itu
diperlukan kopling yang letaknya diantara mesin dan transmisi.
1.2. Tujuan
Sesuai dengan pemberian tugas oleh dosen pembimbing, laporan kopling ini
adalah perancangan ulang ( redesign) kopling Toyota Vios, maka tujuan dari penulisan
laporan ini adalah untuk merancang kembali ukuran-ukuran utama dari bagian-bagaian
kopling Toyota Vios agar diperoleh rancangan yang safety berdasarkan perhitungan-
perhitungan ( teoritis ) yang telah dipelajari pada mata kuliah Elemen Mesin I dan II
sebagai mata kuliah pendukung. Dengan penulisan ini pula penulis mampu merancang
sebuah kopling sesuai dengan daya dan putaran yang diinginkan.
1.3. Batasan Masalah
Ruang lingkup dari perencanaan tulisan ini adalah perhitungan dan perencanaan
kopling pada mobil jenis Toyota Vios.
1
Perancangan Kopling Toyota Vios
Spesifikasi dari perancangan ini diperoleh dari brosur pada lampiran 1 yakni:
Daya (N) : 109 PS
Putaran (n) : 6000 rpm
Analisa perhitungan akan dilakukan pada poros, spline, naaf, plat gesek, pegas
kejut, pegas matahari, paku keling, baut, bantalan.
2
Perancangan Kopling Toyota Vios
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Pengertian
Kopling adalah bagian dari komponen sistem transmisi yang berfungsi untuk
menyambung dan memutuskan daya dan putaran yang dihasilkan dari poros input ke
poros output. Kopling memegang peranan yang penting pada saat pergantian transmisi,
dimana mesin harus bebas dan tidak berhubungan dengan sistem transmisi tersebut.
2.2. Kopling Sebagai Elemen Mesin
Kopling merupakan komponen mesin yang banyak sekali digunakan dalam
konstruksi mesin, sehingga untuk merencanakan kopling harus diperhatikan hal-hal
sebagai berikut ;
a. aman pada putaran tinggi, getaran dan tumbukannya kecil.
b. konstruksinya yang baik dan praktis
c. pemasangan yang mudah dan cepat.
d. material kopling harus tahan terhadap:
Temperatur yang tinggi dan sifat penghantar arus
Keausan dan goresan
Koefisien gesek yang tinggi
Sifat ductility yang baik.
2.3. Jenis Kopling
Menurut konstruksinya secara umum kopling dapat dibagi atas dua bagian,
yaitu:
1. kopling tetap
2. kopling tidak tetap
3
Perancangan Kopling Toyota Vios
2.3.1. Kopling Tetap
Kopling tetap adalah elemen mesin yang berfungsi sebagai penerus putaran
dan daya dari poros penggerak ke poros yang digerakkan secara pasti (tanpa terjadi
slip), dimana sumbu kedua poros terletak pada satu garis lurus atau dapat berbeda sedikit
letak sumbunya.
Kopling tetap dibedakan lagi atas, kopling kaku, kopling luwes, dan kopling universal.
Kopling Kaku
Kopling kaku digunakan bila kedua poros dihubungkan dengan sumbu segaris.
Kopling ini banyak digunakan pada poros mesin dan transmisi umum dipabrik-pabrik.
Yang termasuk kedalam kopling kaku adalah:
1. Kopling Bus
Kopling ini digunakan apabila dua buah poros saling disambungkan sentrik
dengan teliti. Pada konstruksinya ujung poros pada kopling ini harus dirapikan
dan distel satu terhadap yang lainnya dengan teliti, juga pada arah memanjang.
Kopling ini sering digunakan pada bubungan, baling-baling kapal, dan juga pada
poros baling-baling.
Kopling bus seperti terlihat pada gambar 2.1.
Gambar 2.1 Kopling Bus
2. Kopling Flens Kaku
Kopling flens kaku terdiri atas naaf dengan flens yang terbuat dari besi cor atau
baja dan dipasang pada ujung dengan diberi pasak serta diikat dengan baut pada
flensnya. Dalam beberapa hal naaf dapat dipasang paa poros dengan sumbu pres
atau kerut.
4
Perancangan Kopling Toyota Vios
Kopling flens kaku seperti terlihat pada gambar 2.2.
Gambar 2.2 Kopling Flens Kaku
3. Kopling Flens Tempa
Kopling ini flensnya ditempa menjadi satu dengan poros pada ujung poros dan
disebut poros flens tempa. Keuntungannya adalah diameter flens dibuat kecil
karena tidak memerlukan naaf.
Kopling flens tempa seperti terlihat pada gambar 2.3.
Gambar 2.3 Kopling Flens Tempa
Kopling Luwes
Mesin –mesin yang dihubungkan dengan penggeraknya melalui kopling kaku
memerlukan penyetelan yang sangat teliti agar kedua poros yang saling dihubungkan
dapat menjadi satu garis lurus, selain itu getaran dan tumbukan yang terjadi dalam
penerusan daya antara poros penggerak dan yang digerakkan tidak dapat diredam
sehingga memperpendek umur mesin serta menimbulkan bunyi berisik. Untuk
menghindari kelemahan-kelemahan tersebut dapat digunakan kopling luwes terutama
bila terdapat ketidaklurusan antara sumbu kedua porosnya.
5
Perancangan Kopling Toyota Vios
Yang termasuk jenis kopling luwes adalah:
1. Kopling Karet Ban
Kopling ini dihubungkan oleh suatu lapisan karet pada bagian luarnya. Pada
lapisan karet ini diperkuat oleh rangkaian kawat dan dipasang oleh baut pada
sekeliling poros. Dengan adanya karet ban ini memungkinkan poros tidak pada
satu garis lurus.
Kopling karet ban seperti terlihat pada gambar 2.4.
Gambar 2.4 Kopling Karet Ban
2. Kopling Flens Luwes
Kopling ini adalah kopling tetap yang menggunakan baut untuk menghubungkan
kedua poros dimana dilengkapi dengan bus karet atau kulit sehingga
memungkinkan poros tidak pada satu garis.
Kopling flens luwes seperti terlihat pada gambar 2.5.
Gambar 2.5 Kopling Flens Luwes
6
Perancangan Kopling Toyota Vios
3. Kopling Karet Bintang
Kopling ini juga hampir sama kerjanya dimana digunakan karet sehingga
memungkinkan poros ikut berputar tidak pada satu garis seperti yang terlihat pada
gambar 2.6.
Gambar 2.6 Kopling Karet Bintang
4. Kopling Rantai
Sesuai dengan namanya kopling ini menggunakan rantai untuk menghubungkan
kedua buah poros seperti terlihat pada gambar 2.7.
Gambar 2.7 Kopling Rantai
5. Kopling Gigi
Kopling ini pada bagaian sillinder dalam terdapat gigi-gigi yang dihubungkan
dengan silinder luar. Silinder luar ini dihubungkan dengan menggunakan baut.
Pada kopling ini terdapat tempat untuk memasukkkan minyak. Kopling gigi
seperti terlihat pada gambar 2.8.
7
Perancangan Kopling Toyota Vios
Gambar 2.8 Kopling Gigi
Kopling Universal
Salah satu jenis kopling universal yaitu kopling universal hook. Kopling ini
dirancang sedemikian rupa sehingga mampu memindahkan putaran walaupun poros
tidak sejenis. Kopling universal seperti terlihat pada gambar 2.9.
Gambar 2.9 Kopling Universal Hook
2.3.2 Kopling Tidak tetap
Kopling tidak tetap adalah elemen mesin yang menghubungkan poros yang
digerakkan dan poros penggerak dengan putaran yang sama dalam meneruskan daya
serta dapat melepaskan hubungan kedua poros tersebut, baik dalam keadaan diam
maupun berputar. Yang termasuk kopling tidak tetap antara lain:
1. Kopling Cakar
Kopling ini meneruskan momen dengan kontak positif(tidak dengan perantaraan
gesekan) hingga tidak dapat slip. Ada dua bentuk kopling cakar, yaitu kopling
cakar persegi dan kopling cakar spiral. Kopling cakar persegi dapat meneruskan
momen dalam dua arah putaran, tetapi tidak dapat dihubungkan dalam keadaan
berputar sebaliknya, kopling cakar spiral dapat dihubungkan dalam keadaan
8
Perancangan Kopling Toyota Vios
berputar tetapi hanya baik untuk satu putaran saja. Kopling cakar seperti terlihat
dalam gambar 2.10.
Gambar 2.10 Kopling Cakar
2. Kopling Plat
Kopling ini meneruskan momen dengan perantaraan gesekan. Dengan demikikan
pembebanan yang berlebihan pada poros penggerak pada waktu dihubungkan
dapat dihindari. Selain itu, karena dapat terjadi slip maka kopling ini sekaligus
juga dapat berfungsi sebagai pembatas momen. Menurut jumlah platnya, kopling
ini dibagi aatas kopling plat tunggal dan kopling plat banyak; dan menurut cara
pelayanannya dapat dibagi atas cara manual, hidrolik dan magnetik. Kopling
disebut kering bila plat-plat gesek tersebut bekerja dalam keadaan kering dan
disebut basah bila terendam atau dilumasi dengan minyak.
Gambar 2.11 Kopling Plat
3. Kopling Kerucut ( Cone Clutch)
9
Perancangan Kopling Toyota Vios
Kopling ini menggunakan bidang gesek yang berbentuk kerucut. Kopling ini
mempunyai keuntungan dimana dengan gaya aksial yang kecil dapat
ditransmisikan momen yang besar. Kelemahannya adalah daya yang diteruskan
tidak seragam. Kopling kerucut sepeti terlihat pada gambar 2.12.
Gambar 2.12 Kopling Kerucut
4. Kopling Friwil
Dalam permesinan sering diperlukan kopling yang dapat lepas dengan
sendirinya bila poros penggerak mulai berputar lebih lambat atau dalam arah
berlawanan arah dari poros yang digerakkan. Kopling friwil seperti yang terlihat
pada gambar 2.13.
Gambar 2.13 Kopling Friwil
10
Perancangan Kopling Toyota Vios
2.4 Bagian –Bagian Utama Kopling Plat Tunggal
Secara umum bagian-bagian utama dari sebuah kopling plat tunggal terdiri atas :
1. Roda Penerus ( flywheel)
Berupa sebuah piringan yang dihubungkan dengan poros penggerak (poros engkol)
pada salah satu sisinya. Flywheel ini akan berputar mengikuti putaran dari poros
penggerak.
2. Plat Penekan ( Pressure Plat)
Plat penekan berfungsi untuk menekan plat gesek kearah roda penerus pada saat
kopling terhubung.
3. Plat Gesek ( disc clutch )
Plat gesek ditempatkan diantara roda penerus dan plat penekan. Plat gesek ini
berfungsi untuk meneruskan daya dan putaran dari roda penerus ke naaf saat kopling
terhubung.
4. Naaf
Naaf berfungsi untuk menghubungkan plat gesek dengan spline pada poros yang
digerakkan. Pada saat kopling terhubung maka daya dan putaran akan diteruskan
dari plat gesek ke poros yang digerakkan melalui naaf.
5. Spline
Spline adalah gigi luar yang terdapat pada permukaan poros yang berpasangan
dengan gigi dalam yang terdapat pada naaf. Spline berfungsi untuk meneruskan
momen puntir dari plat gesek ke poros melalui perantaraan naaf.
6. Bantalan Pembebas ( Releasing Bearing )
Bantalan ini dapat digerakkan maju-mundur dengan menekan pedal kopling .
Fungsinya adalah untuk meneruskan tekanan pada pedal kopling ke pegas matahari
yang selanjutnya akan melepas hubungan kopling.
7. Pegas Matahari
Pegas matahari berfungsi untuk menarik plat penekan menjauhi flywheel, yang
dengan demikian membebaskan plat gesek dan membuat kopling menjadi tidak
terhubung. Pegas matahari ini akan menjalankan fungsinya saat pedal kopling
ditekan.
11
Perancangan Kopling Toyota Vios
8. Penutup ( Cover )
Penutup pada kopling ikut berputar bersama roda penerus. Fungsi penutup ini adalah
sebagai tempat dudukan berbagai elemen yang membentuk kopling serta sebagai
penahan bantalan pembebas.
2. 5 Dasar Pemilihan Kopling
Dalam merencanakan kopling untuk kendaraaan bermotor, maka yang sering
dipakai adalah jenis kopling tidak tetap, yaitu kopling cakar, kopling plat, kopling
kerucut dan juga kopling friwil. Perhatikan tabel 2.1 berikut ini.
Tabel 2.1 Perbandingan Kelebihan dan Kekurangan Kopling
No Nama Kopling Kelebihan Kekurangan
1.
2.
3.
4.
Kopling Cakar
Kopling Plat
Kopling Kerucut
Kopling Friwil
Dapat meneruskan momen
dalam dua arah putaran
Dapat dihubungkan dalam
keadaan berputar
Terjadinya slip sangat kecil
Gaya aksial kecil menghasilkan
momen torsi besar
Kopling ini dapat lepas
dengan sendirinya bila poros
penggerak mulai lambat
Tidak dapat dihubungkan dalam
keadaan berputar
Hanya dapat memutar sekitar 50
rpm
-
Dayanya tidak seragam
Tidak dapat dihubungkan dalam
keadaan berputar kencang.
Sumber: Sularso,Kiyokatsu Suga, “ Dasar Perencanaan Dan Pemilihan Elemen Mesin “
Dengan pertimbangan diatas, maka dalam perancangan ini yang dipilih adalah
kopling plat. Berikut ini hal-hal yang harus diperhatikan yaitu:
Gaya yang dibutuhkan kopling untuk memisahkan hubungan mesin ke transmisi
tidak terlampau besar.
Koefisien gesekan dapat dipertahankan dibawah kondisi kerja.
Permukaaan gesek harus cukup keras untuk menahan keausan.
12
Perancangan Kopling Toyota Vios
Konduktifitas panas untuk permukaan dapat dipertanggungjawabkan dan juga dapat
menghindari perubahan struktur dari komponennya.
Material tidak hancur pada temperatur dan beban apit kerja.
2.6. Cara Kerja Kopling
Cara kerja kopling plat tunggal ini dapat ditinjau dari dua keadaaan,yaitu:
1. Kopling Dalam Keadaan Terhubung ( Pedal Kopling Tidak Ditekan )
Poros penggerak yang berhubungan dengan motor meneruskan daya dan putaran
ke flywheel ( roda penerus ) melalui baut pengikat. Daya dan putaran ini diteruskan ke
plat gesek yang ditekan oleh plat penekan karena adanya tekanan dari pegas matahari .
Akibat putaran dari plat gesek, poros yang digerakkan ikut berputar dengan perantaraan
spline dan naaf.
2. Kopling Dalam Keadaan Tidak Terhubung ( Pedal Kopling Ditekan )
Bantalan pembebas menekan pegas matahari sehingga gaya yang dikerjakannya
pada plat penekan menjadi berlawanan arah. Hal ini menyebabkan plat penekan tertarik
ke arak luar sehingga plat gesek berada dalam keadaan bebas diantara plat penekan dan
flywheel. Pada saat ini tidak terjadi transmisi daya dan putaran.
2.7. Gambar Assembling
Assembling yang dipakai dapat dilihat pada gambar berikut ini. Jenis koplingnya adalah
plat gesek. Jenis kopling ini umumnya banyak dipakai pada kenderaan roda empat dan
cukup bagus serta efisien untuk meneruskan daya dan putaran. Berikut ini merupakan
gambar Assembling dari kopling Toyota Vios.
13
Perancangan Kopling Toyota Vios
2.7. Gambar Assembling
Assembling yang dipakai dapat dilihat pada gambar berikut ini. Jenis koplingnya
adalah plat gesek. Jenis kopling ini umumnya banyak dipakai pada kenderaan roda
empat dan cukup bagus serta efisien untuk meneruskan daya dan putaran. Berikut ini
merupakan gambar Assembling dari kopling Toyota Vios.
14
Perancangan Kopling Toyota Vios
Keterangan Gambar:
1. Poros Penggerak
2. Roda Gila
3. Plat Gesek
4. Naaf
5. Spline
6. Poros digerakkan
7. Plat Penekan
8. Paku Keling
9. Bantalan
10. Rumah Kopling
11. Bantalan
12. Baut
13. Paku Keling
14. Pegas Matahari
15. Paku Keling
16. Pegas Kejut
17. Pengungkit
18. Baut
15
Perancangan Kopling Toyota Vios
BAB III
PERANCANGAN POROS
3.1. Pengertian
Poros merupakan salah satu bagian terpenting dalam setiap mesin yang berfungsi
untuk meneruskan daya dan putaran. Poros adalah suatu bagian stasioner yang berputar,
biasanya berpenampang bulat, dimana terpasang elemen-elemen seperti : kopling, roda
gigi, pully, roda gila, dll.
3.2. Macam –Macam Poros
Menurut pembebananya poros diklasifikasikan menjadi :
a. poros transmisi
b. poros spindle
c. poros gandar
Dalam perancanaan kopling ini dipilih jenis ‘poros transmisi‘. Poros ini
mendapat beban puntir murni atau gabungan beban puntir dan lentur. Daya
ditransmisikan kepada poros ini melalui kopling, roda gigi, pully, dll.
Dalam perencanaan poros transimisi ini, perlu diperhatikan hal-hal sebagai
berikut:
Kekuatan poros
Suatu poros transmisi harus dapat menahan beban seperti puntiran, lenturan, tarikan
dan tekanan. Oleh karena itu, poros harus dibuat dari bahan pilihan yang kuat dan
tahan terhadap beban-beban tersebut.
Kekakuan poros
Walaupun sebuah poros mempunyai kekuatan yang cukup tinggi tetapi jika lenturan
atau defleksi puntirnya terlalu besar, akan mengakibatkan terjadinya getaran dan
suara. Oleh karena itu disamping kekuatan poros, kekakuannya juga harus
dipertimbangkan sesuai dengan jenis mesin yang dilayani.
16
Perancangan Kopling Toyota Vios
Putaran Kritis
Suatu mesin bila putarannya dinaikkan, maka pada harga putaran tertentu akan
terjadi getaran yang sangat besar dan disebut putaran kritis. Putaran ini harus
dihindari dengan membuat putaran kerja lebih rendah dari putaran kritisnya.
Bahan Poros
Bahan poros transmisi biasa dibuat dari bahan yang ditarik dingin dan difinishing
seperti baja karbon yang dioksidasikan dengan ferra silicon dan dicor. Pengerjaan
dingin membuat poros menjadi keras dan kekuatannya menjadi besar
3.3. Penentuan Daya Perencanaan
Poros yang akan dirancang adalah poros transmisi yang digunakan untuk
mentransmisikan daya dan putaran, yang diperoleh dari brosur pada lampiran 4 adalah
sebesar:
N = 109 PS
1 PS = 0,746 kW
= 109 x 0,746 kW
= 81,314 kW
n = 6000 rpm
Penentuan daya rencana (Pd) diperoleh dari rumus:
Pd = fc.N …………………………………………………………….. (3-1)
Dimana: Pd = daya rencana ( kW )
fc = faktor koreksi
N = daya nominal keluaran motor penggerak ( kW )
Ada beberapa jenis faktor koreksi sesuai dengan daya yang akan ditransmisikan sesuai
dengan tabel 3.1.
Tabel 3.1 Jenis-jenis faktor koreksi berdasarkan daya yang ditransmisikan
Daya yang ditransmisikan fc
Daya rata-rata yang diperlukan
Daya maksimum yang diperlukan
Daya normal
1,2 - 2,0
0,8 – 1,2
1,0 – 1,5
Sumber: Sularso,Kiyokatsu Suga, “ Dasar Perencanaan Dan Pemilihan Elemen Mesin “
17
Perancangan Kopling Toyota Vios
Dalam perancangan ini yang digunakan adalah daya maximum yang mungkin
terjadi pada saat start sehingga range faktor koreksinya adalah 0,8 – 1,2. Dalam hal ini
dipilih besarnya 1,08 yang agak lebih kecil, karena juga akan memiliki faktor keamanan
lainnya, seperti faktor keamanan sesuai dengan jenis bahan, bentuk dan lain-lain.
Maka besarnya daya rencana adalah:
Pd = 1,08 x 81,314 kW
Pd = 87,819 kW
Dengan adanya daya dan putaran, maka poros akan mendapat beban berupa
momen puntir. Oleh karena itu dalam penentuan ukuran-ukuran utama poros akan
dihitung berdasarkan beban puntir serta kemungkinan-kemungkinan kejutan/tumbukan
dalam pembebanan, seperti pada saat motor mulai berjalan.
Besarnya momen puntir yang dikerjakan pada poros dapat dihitung :
…...……….………………………………....... (3-2)
Dimana: Mp = momen puntir ( N.mm)
Pd = daya rencana ( kW )
n = putaran ( rpm )
Untuk daya rencana Pd = 87,819 kW dan putaran n = 6000 rpm, maka momen
puntirnya adalah:
Mp = 9,74 .105 x
Mp = 14255,97 N.mm
3.4. Pemilihan Bahan
Poros untuk mesin umum biasanya dibuat dari baja karbon yang diffinisi dingin
(disebut bahan S-C) yang dihasilkan dari ingot yang dikil (baja yang dioksidasikan
dengan ferrosilicon dan dicor), kadar karbon terjamin. Jenis-jenis baja S-C beserta
dengan sifat-sifatnya dapat dilihat dari tabel 3.2
Tabel 3.2 Baja karbon untuk konstruksi mesin dan baja batang yang difinis dingin untuk poros
18
Perancangan Kopling Toyota Vios
Standar dan Macam Lambang Perlakuan Panas Kekuatan Tarik
(kg/mm2)
Keterangan
Baja karbon
konstruksi mesin
JIS G 4501
S 30 C
S 35 C
S 40 C
S 45 C
S 50 C
S 55 C
Penormalan
Penormalan
Penormalan
Penormalan
Penormalan
Penormalan
48
52
55
58
62
66
Batang baja yang
difinis dingin
S 35 C-D
S 45 C-D
S 55 C-D
-
-
-
52
60
72
Ditarik dingin,
digerinda,
dibubut, atau
gabungan
antara hal-hal
tersebut.
Sumber: Sularso,Kiyokatsu Suga, “ Dasar Perencanaan Dan Pemilihan Elemen Mesin “.
Dalam pemilihan bahan perlu diketahui tegangan izinnya, yang dapat dihitung
dengan rumus :
dimana : ta = tegangan geser izin (kg/mm2)
sb = kekuatan tarik bahan (kg/mm2)
Sf1 = faktor keamanan yang tergantung pada jenis bahan, dimana untuk
bahan S-C besarnya : 6,0.
Sf2 = faktor keamana yang bergantung dari bentuk poros, dimana harganya
berkisar antara 1,3 – 3,0.
Dalam perancangan ini bahan yang dipilih adalah bahan yang memiliki
kekerasan besar, karena poros ini akan mengalami beberapa aksi, seperti tekanan
tumbuk, puntir, sehingga dipilih jenis baja S55C-D dengan kekuatan tarik 83 kg / mm 2.
Dan faktor keamanan diambil yang besar, karena poros ini boleh dikatakan memiliki
19
Perancangan Kopling Toyota Vios
diameter yang kecil, sehingga supaya seimbang diambil faktor keamanan 6,0. Dan faktor
koreksi yang disesuaikan dengan bentuknya berkisar 1,3 – 3,0, dimana bentuk poros
dalam perencanaan ini memiliki spilne maka diambil faktor koreksi yang sedang yakni
1,4 karena spilne ini sangat berpengaruh dalam penimbulan puntiran khususnya pada
bagian terluar poros.
Maka tegangan geser izin adalah :
3.5. Perencanaan Diameter Poros
Diameter poros dapat diperoleh dari rumus:
dp= ……………………………..………………….. (3-4)
dimana : dp = diameter poros (mm)
ta = tegangan geser izin (kg/mm2)
Kt = faktor koreksi tumbukan, harganya berkisar 1,5 – 3,0.
Cb = faktor koreksi untuk terjadinya kemungkinan terjadinya beban lentur,
dalam perencanaan ini diambil 1,2 karena diperkirakan tidak akan
terjadi beban lentur.
Mp= momen puntir yang ditransmisikan (kg.m)
Pada saat pertama (start) penghubungan poros input dengan poros output akan
terjadi tumbukan dan ini terjadi setiap penghubungan kedua poros tersebut, sehingga
faktor koreksi pada range 1,5 – 3,0 diambil Kt = 2,8, supaya poros aman dari tumbukan.
Dan dalam mekanisme ini beban lentur yang terjadi kemungkinan adalah kecil karena
poros adalah relatif pendek, sehingga faktor koreksi untuk beban lentur Cb = 1,2. Dengan
harga faktor koreksi terhadap tumbukan diambil sebesar Kt = 2,8 maka diameter poros
dapat ditentukan sebagai berikut :
20
Perancangan Kopling Toyota Vios
dp =
= 34.39 mm 35 mm
3.6. Pemeriksaan Kekuatan Poros
Ukuran poros yang telah direncanakan harus diuji kekuatannya. Pengujian
dilakukan dilakukan dengan memeriksa tegangan geser yang terjadi ( akibat momen
puntir ) yang bekerja pada poros. Apabila tegangan geser ini melampaui tegangan geser
izin yang dapat ditahan oleh bahan maka poros mengalami kegagalan.
Besar tegangan geser akibat momen puntir yang bekerja pada poros diperoleh dari:
………………….……………………………………………. (3-5)
dimana: tegangan geser akibat momen puntir ( kg/mm2 )
Mp = momen puntir yang terjadi ( kg.mm )
dp = diameter poros ( mm )
Untuk momen puntir sebesar Mp=14255,97 kg.mm, dan diameter poros dp=35 mm, maka
tegangan gesernya adalah :
kg/mm2
Dari hasil diatas dapat dilihat bahwa tegangan geser yang terjadi lebih kecil
dari tegangan geser izinnya ( tp < ta) dimana ta = 9.88 kg/mm2, sehingga dapat
disimpulkan bahwa ukuran poros yang direncanankan sudah cukup aman.
BAB IV
PERANCANGAN SPLINE DAN NAAF
21
Perancangan Kopling Toyota Vios
4.1. Perancangan Spline
Putaran dari poros penggerak akan diteruskan ke flywheel dan plat gesek
melalui plat penekan. Dengan berputarnya plat gesek maka poros yang digerakkan akan
ikut berputar dengan perantaraan naaf dan spline.
Pada dasarnya fungsi spline adalah sama dengan pasak, yaitu meneruskan daya
dan putaran dari poros ke komponen-komponen lain yang terhubung dengannya,
ataupun sebaliknya. Perbedaannya adalah spline menyatu atau menjadi bagian dari
poros sedangkan pasak merupakan komponen yang terpisah dari poros dan memerlukan
alur pada poros untuk pemasangannya.
Selain itu jumlah spline pada suatu konstruksi telah tertentu ( berdasarkan
standar SAE), sedangkan jumlah pasak ditentukan sendiri oleh perancangnya. Hal ini
menyebabkan pemakaian spline lebih menguntungkan dilihat dari segi penggunaannya
karena sambungannya lebih kuat dan beban puntirnya merata diseluruh bagian poros
dibandingkan dengan pasak yang menimbulkan konsentrasi tegangan pada daerah
dimana pasak dipasang.
4.1.1. Standard Dalam Perancangan Spline
Untuk pemakaian spline pada kendaraan bermotor, mesin perkakas, dan mesin
produksi, perhitungannya dilakukan berdasarkan pada standar dari SAE ( Society Of
Automotive Engineering). Simbol-simbol yang dipakai dalam standar ini adalah :
Gambar 4.1 Spline
Keterangan:
D = diameter luar spline
d = diameter dalam spline
22
Perancangan Kopling Toyota Vios
h = tinggi spline
w = lebar spline
L = panjang spline
Ukuran spline untuk berbagai kondisi operasi telah ditetapkan dalam standar
SAE dan dapat dilihat pada tabel 4.1.
Tabel 4.1 Spesifikasi spline untuk berbagai kondisi operasi ( standar SAE )
Number
of Spline
Permanent Fit To Slide When Not
Under Load
To Slide When
Under Load
All Fits
h d h d h d w
4 0,075D 0,850D 0,125D 0,750D - - 0,241D
6 0,050D 0,900D 0,075D 0,850D 0,100D 0,800D 0,250D
10 0,045D 0,910D 0,070D 0,860D 0,095D 0,810D 0,156D
16 0,045D 0,910D 0,070D 0,860D 0,095D 0,810D 0,098
(sumber: Mechanical hand book, halaman 15)
4.1.2. Pemilihan Spline
Pada kopling Toyota Vios ini, jenis spline yang dipergunakan adalah spline
dengan jumlah 10 (sepuluh) buah pada kondisi meluncur saat tidak dibebani ( to slide
when not under load ). Dari tabel 4.1 diperoleh data sebagai berikut:
h = 0,070 D …………………………………………………………………. (4-1)
d = 0,860 D …………………………………………………………………. (4-2)
w = 0,156 D ………………………………………………..………………. (4-3)
Dari perhitungan poros pada bab III diperoleh diameter poros adalah 34 mm,
dimana harga ini adalah sama dengan diameter dalam (d) dari spline. Dengan
memasukkan harga ini kedata diatas diperoleh.
h = 0,070 D
23
Perancangan Kopling Toyota Vios
= 0,070 ( )
= 2,767 mm ≈ 2,77 mm
w = 0,156 D
= 0,156. ( )
= 6,167 mm ≈ 6,17 mm
sedangkan panjang spline diperoleh dari:
≈ 53,5 mm
dan jari-jari tara-rata spline adalah:
≈ 18,4 mm
4.1.3. Analisa Beban
Besarnya gaya yang bekerja pada spline diperoleh dari:
Mp = F.rm …………………………………………………………. (4-4)
dimana: F = gaya yang bekerja pada spline ( kg )
Mp = momen puntir ( kg.mm), dari perhitungan pada Bab III diperoleh
Mp = kg.mm
rm = jari-jari rata spline ( mm )
dengan memasukkan harga Mp dan rm kepersamaan diatas diperoleh:
24
Perancangan Kopling Toyota Vios
4.1.4. Pemilihan Bahan
Karena spline menyatu dengan poros maka bahannya adalah sama dengan bahan
untuk poros, yaitu baja jenis S55C-D dengan kekuatan tarik = 83 kg/mm2.
4.1.5. Pemeriksaan Kekuatan Spline
Pemeriksaan kekuatan spline dilakukan terhadap dua jenis kemungkinan
kegagalan, yaitu oleh tegangan tumbuk dan kegagalan oleh tegangan geser .
4.1.5.1. Pemeriksaan Terhadap Tegangan Tumbuk
Tegangan pada spline dapat diperoleh dari:
……………………………………………………….. (4-5)
dimana: = tegangan tumbuk ( kg/mm2)
F = gaya yang bekerja pada spline ( kg )
i = jumlah spline
L = panjang spline ( mm )
h = tinggi spline ( mm )
maka besar tegangan tumbuk yang bekerja adalah:
Jika tegangan tumbuk yang bekerja ( ) lebih kecil dari tegangan tumbuk izin ( ) maka
spline yang direncanakan adalah aman terhadap tegangan tumbuk. Tegangan tumbuk
untuk bahan S 55 C-D yang diizinkan adalah:
…………………………………….. (4-6)
Dari hasil diatas diperoleh harganya adalah jauh lebih besar dibandingkan dengan
tegangan tumbuk kerjanya ( ), sehingga spline aman dari kegagalan tegangan
tumbuk.
4.1.4.2. Pemeriksaan Terhadap Tegangan Geser
25
Perancangan Kopling Toyota Vios
Tegangan geser pada spline diperoleh dari:
………………………………………..…………….. (4-7)
dimana: = tegangan tumbuk ( kg/mm2)
F = gaya yang bekerja pada spline ( kg )
i = jumlah spline
L = panjang spline ( mm )
w= lebar spline ( mm)
Maka, besar tegangan geser yang bekerja adalah :
jika tegangan geser izin ( ) lebih besar dari tegangan geser kerjanya ( ), maka spline
yang direncanakan adalah aman terhadap tegangan geser. Tegangan geser izin untuk
bahan S55C-D adalah:
= 0,577. …………………..…………………………………………. (4-8)
= 0,577. 8,3
= 4,789 kg/mm2
Tegangan geser untuk bahan S55C-D jauh lebih besar dari tegangan geser
kerjanya ( ), sehingga spline aman dari tegangan geser.
4.2. Perancangan Naaf
Kadang-kadang ukuran spline dan naaf disamakan dalam suatu rancangan,
namun dalam kondisi yang sebenarnya terdapat perbedaan ukuran yang sangat kecil
antara spline dan naaf. Walaupun perbedaannya adalah kecil tetapi dapat menjadi sangat
berpengaruh apabila mesin tersebut memerlukan ketelitian yang tinggi atau bekerja pada
putaran tinggi. Oleh karena pertimbangan kemungkinan putaran mesin yang tinggi,
maka ukuran naaf akan dihitung sendiri berdasarkan pada ukuran spline dalam bab
sebelumnya.
4.2.1. Standar Dalam Perancangan Naaf
26
Lw
d D
Gambar.4.2. Naaf
Perancangan Kopling Toyota Vios
Standar yang digunakan dalam perancangan naaf adalah sama dengan yang
digunakan dalam perancangan spline, yaitu berdasarkan standar SAE ( Society Of
Automotive Enginering ). Simbol-simbol yang dipakai adalah:
Keterangan: D = diameter luar naaf
d = diameter dalam naaf
w = lebar gigi naaf
h = tinggi gigi naaf
L = panjang naaf
Ukuran naaf untuk berbagai kondisi operasi telah ditetapkan dalam standar SAE
dimana adalah sama dengan ukuran untuk ukuran spline. Ukuran-ukuran tersebut dapat
dilihat pada tabel 4-1 yang diberikan sebelumnya.
4.2.2. Pemilihan Naaf
Sesuai dengan spesifikasi spline yang telah ditentukan pada bab sebelumnya,
maka data untuk ukuran naaf adalah:
h = 0,070 D
d = 0,860 D
w = 0,156 D
Dari data ukuran spline yang telah diketahui, lebar gigi naaf dapat diperoleh dari:
27
Perancangan Kopling Toyota Vios
…………………………………………………………… (4-9)
di mana : w = lebar gigi naaf (mm)
Ds = diameter luar spline, dari perhitungan pada Bab 3 sebesar mm
ws = lebar spline, dari perhitungan pada Bab 3 sebesar 6,167 mm
i = jumlah spline / gigi naaf, yaitu 10 buah
bn = tebal naaf
maka: ≈ 6,25 mm
dengan memasukkan harga w = 6,253 mm ke data diatas diperoleh:
≈ 40,08 mm
h = 0,070 D = 0,070.( ) = 2,805 mm ≈ 2,81 mm
d = 0,860 D = 0,860.( ) = 34,471 mm ≈ 34,47 mm
sedangkan panjang naaf diperoleh dari :
dan jari-jari naaf diperoleh dari:
4.2.3. Analisa Beban
Besarnya gaya yang bekerja pada naaf diperoleh dari:
Mp = F.rm ………………………………..……… (4-10)
dimana: F = gaya yang bekerja pada naaf ( kg )
Mp = momen puntir yang bekerja pada poros, dari perhitungan
sebelumnya diperoleh sebesar 14255,97 kg.mm.
28
Perancangan Kopling Toyota Vios
rm = jari-jari rata naaf ( mm )
dengan memasukkan harga Mp dan rm kepersamaan diatas diperoleh:
4.2.4. Pemilihan Bahan
Bahan untuk naaf dipilih sama dengan bahan untuk poros dan spline, yaitu baja
jenis S55C-D dengan kekuatan tarik .
4.2.5. Pemeriksaan Kekuatan Naaf
Seperti pada spline maka pemeriksaan kekuatan untuk naaf juga dilakukan
terhadap dua jenis kemungkinan kegagalan, yaitu kegagalan oleh tegangan tarik dan
kegagalan oleh tegangan geser
4.2.5.1. Pemeriksaan Terhadap Tegangan Tumbuk
……………………………………………………………… (4-11)
dimana: = tegangan tumbuk ( kg/mm2)
F = gaya yang bekerja pada naaf ( kg )
i = jumlah gigi naaf yaitu 10 (sepuluh) buah
L = panjang naaf ( mm )
h = tinggi naaf ( mm )
maka besar tegangan tumbuk yang bekerja adalah:
Dari perhitungan sebelumnya tegangan tumbuk izin untuk bahan S 55C-D adalah
, dimana harganya adalah jauh lebih besar bila dibandingkan dengan
tegangan tumbuk kerjanya, , sehingga naaf yang direncanakan aman dari
kegagalan akibat tegangan tumbuk.
29
Perancangan Kopling Toyota Vios
4.2.5.2. Pemeriksaan Terhadap Tegangan Geser
Tegangan geser pada naaf diperoleh dari:
…………………………………………………….. (4-12)
dimana: = tegangan geser ( kg/mm2)
F = gaya yang bekerja pada naaf ( kg )
i = jumlah gigi naaf, yaitu 10 (sepuluh) buah
L = panjang naaf ( mm )
w= lebar gigi naaf ( mm)
maka besarnya tegangan geser yang bekerja adalah:
dari perhitungan sebelumnya diperoleh tegangan geser izin untuk bahan S55C-D adalah
dimana harganya jauh lebih besar dari tegangan geser kerjanya (
), maka naaf yang direncanakan adalah aman terhadap tegangan geser.
BAB V
PERANCANGAN PLAT GESEK
30
b
12 a
Perancangan Kopling Toyota Vios
Plat gesek berfungsi untuk memindahkan daya dan putaran dari flywheel (roda
penerus) ke poros yang digerakkan. Transmisi daya dan putaran ini terjadi melalui
gesekan antara flywheel dengan plat gesek yang ditekan oleh plat penekan.
Berikut adalah sketsa plat gesek yang akan dirancang beserta simbol yang
digunakan :
Gambar 5.1 Plat Gesek
Keterangan: D = diameter luar plat gesek
d = diameter dalam plat gesek
a = tebal plat gesek
b = lebar plat gesek
5.1. Pemilihan Bahan
Koefisien gesekan antara berbagai permukaan diberikan pada tabel 5.1. Harga-
harga koefisien gesekan dalam tabel tersebut ditentukan dengan memperhitungkan
keadaan bidang gesek yang sudah agak menurun gesekannya karena telah terpakai
beberapa waktu, serta didasarkan atas harga tekanan yang diizinkan yang dianggap baik
Tabel 5.1. Koefisien gesek antara berbagai permukaan beserta tekanan yang diizinkan
Bahan Permukaan Kontak Pa ( N/mm2)
Kering Dilumasi
Besi cor dan besi cor 0,10-0,20 0,08-0,12 0,09-0,17
Besi cor dan perunggu 0,10-0,20 0,10-0,20 0,05-0,08
31
Perancangan Kopling Toyota Vios
Besi cor dan asbes 0,35-0,65 - 0,007-0,07
Besi cor dan serat 0,05-0,10 0,05-0,10 0,005-0,03
Besi cor dan kayu - 0,10-0,35 0,02-0,03
Sumber: Sularso,Kiyokatsu Suga, “ Dasar Perencanaan Dan Pemilihan Elemen Mesin “
Untuk perancangan plat gesek ini digunakan bahan asbes yang berpasangan
dengan besi cor sebagai bahan flywheel dan plat penekan. Alasan untuk pemakaian
asbes dan besi cor adalah asbes mempunyai daya tahan terhadap temperatur yang sangat
tinggi, yaitu sampai sekitar 200oC. Pasangan asbes dan besi cor mempunyai koefisien
gesek yang besar.
Sesuai dengan tabel 5.1. koefisien gesek dan tekanan yang diizinkan untuk bahan
asbes dan besi cor pada kondisi kering adalah:
: diambil harga rata-ratanya = 0,5
: diambil harga rata-ratanya = 0,0385 N/mm2
5.2. Analisa Gaya dan Momen Gesek
Tekanan pada bidang plat gesek tidak terbagi rata pada seluruh permukaan,
makin jauh dari sumbu poros tekanannya makin kecil. Jika tekanan rata-rata pada bidang
gesek adalah P, maka besar gaya yang menimbulkan tekanan dan momen gesekan yang
bekerja pada seluruh permukaan gesek berturut-turut dirumuskan sebagai :
…………………………………………………………… (5-1)
………………………………………………………….. (5-2)
32
Perancangan Kopling Toyota Vios
dimana:
F = gaya yang menimbulkan tekanan pada plat gesek (N)
Mg = momen gesek yang bekerja pada plat gesek (N.mm)
D = diameter luar plat gesek (mm)
d = diameter dalam plat gesek (mm)
P = tekanan rata-rata pada bidang gesek,besarnya adalah 0,0385 N/mm2.
= koefisien gesekan antara permukaan plat gesek dengan flywheel/plat
penekan, besarnya adalah 0,5.
Karena bagian bidang gesek yang terlalu dekat pada sumbu poros hanya
mempunyai pengaruh yang kecil saja pada pemindahan momen, maka besarnya
perbandingan d/D jarang lebih kecil dari 0,5.
Untuk mencari harga d/D, maka plat gesek dianggap terdiri dari dua buah
lingkaran, yang pertama adalah lingkaran besar dianggap seperti cincin dengan rumus
pendekatan momen inersia: , sedangkan lingkaran yang kedua adalah
lingkaran biasa dengan momen inersia . Keduanya mempunyai titik pusat
yang sama maka berlaku:
…………………………………………………………….. (5-3)
dimana: t = D – d
maka:
=
= atau
33
Perancangan Kopling Toyota Vios
Untuk perancangan plat gesek ini perbandingan d/D diambil 0,7. Dengan
memasukkan harga-harga yang diketahui kepersamaan diatas maka diperoleh gaya F
yang dinyatakan dalam D sebesar:
Selanjutnya dengan memasukkan persamaan gaya diatas kepersamaan momen gesek
maka diperoleh:
5.3. Penentuan Ukuran Plat Gesek
Agar daya dan putaran dapat ditransmisikan, maka momen gesek Mg harus lebih
besar atau sama dengan momen puntir Mp yang dikerjakan poros. Momen puntir Mp
yang diperoleh dari perhitungan bab sebelumnya sebesar 14255,97 N.mm, sehingga
diperoleh:
……………………….………………………………. (5-4)
D
Dalam perancangan plat gesek ini diameter luar plat gesek D diambil sebesar 164
mm, dengan memasukkan harga ini ke data yang telah diketahui diatas diperoleh:
D = 164 mm
d = 0,7 D = 0,7 . 164 mm = 114,8 mm
Dari hasil perhitungan diatas, maka harga F dan Mg dapat dicari:
34
Perancangan Kopling Toyota Vios
Untuk menentukan tebal plat gesek yang sesuai, terlebih dahulu perlu diketahui
besarnya daya yang hilang akibat gesekan, yang mana dapat dipeoleh dari :
………………………...………………………. (5-
5)
dimana:
Pg = daya yang hilang akibat gesekan (kW)
Mg = momen gesek yang bekerja pada plat gesek ( N.mm )
n = kecepatan sudut, dari data brosur pada lampiran 1 yakni = 6000 rpm
t = waktu penyambungan kopling, diambil t = 0,3 detik
z = jumlah kerja tiap jam atau jumlah penyambungan dan pemutusan tiap
jam, direncanakan 80 kali/jam.
Dengan memasukkan harga-harga yang diketahui maka diperoleh:
Pg = 0,592 kW
Pg = 0,793 hp
Selanjutnya tebal plat gesek dapat diperoleh dari:
………………………………………………………………… (5-6)
dimana :
a = tebal plat gesek (cm)
Lp = lama pemakaian plat gesek, direncanakan 1000 jam
Pg = daya yang hilang akibat gesekan ( hp )
Ag =luas bidang gesek dari plat gesek, yaitu:
35
Perancangan Kopling Toyota Vios
……………………………………………………….. (5-7)
=
= 10773,275 mm2
= 107,732 cm2
Wk = kerja yang menyebabkan kerusakan, untuk bahan asbes dan besi cor
harganya berkisar antara 5 – 8 hp jam/cm3, dalam perencanaan ini
diambil sebesar 8 hp jam/cm3.
Maka tebal plat gesek yang direncanakan adalah:
a = 0,9201 cm
a = 9,201 mm ≈ 9,2 mm.
Sebagai kesimpulan ukuran-ukuran dari plat gesek yang dirancang adalah:
diameter luar : D = 164 mm
diameter dalam : d = 114,8 mm
lebar : b = 25 mm
tebal : a = 9,2 mm
36
Perancangan Kopling Toyota Vios
BAB VI
PERANCANGAN PEGAS
6.1 Pegas Matahari
Pegas matahari berfungsi untuk menarik plat penekan dalam arah menjauhi plat
gesek untuk pemutusan hubungan. Hal ini akan menyebabkan plat gesek dalam keadaan
bebas diantara plat penekan dan flywheel, sehingga daya dan putaran dari flywheel tidak
lagi diteruskan ke poros yang digerakkan.
Prinsip kerja pegas matahari adalah tidak sama dengan pegas spiral, dimana
terjadinya defleksi pada pegas ini adalah sama seperti sistem kantilever beam, yakni
apabila gaya diberikan pada salah satu ujungnya.
Gambar 6.1. Pegas Matahari
Keterangan:
D = diameter pegas
d = diameter penampang pegas
h = tebal pegas
37
D
L1
L2
h
Perancangan Kopling Toyota Vios
L1 = panjang daun pegas
L2 = panjang daerah pengungkit
6.1.1 Analisa Gaya
Ketika sensor memberikan sinyal ke CPU, dan diteruskan ke actuator, dan dari
actuator akan diberikan perintah untuk menggerakkan bantalan pembebas yang akan
menekan bagian dalam pegas matahari dan menarik plat penekan menjauhi flywheel.
Diagramnya adalah sebagai berikut:
Gambar 6.2 Diagram gaya-gaya yang bekerja pada pegas matahari
Gambar (a): Pegas matahari beroperasi dalam keadaan normal (kopling dalam keadaaan
terhubung) dan daya yang bekerja pada pegas adalah gaya Fp yang berasal dari pegas
itu sendiri yang diimbangi oleh gaya Fr yang dihasilkan oleh flywheel.
Gambar (b): Bantalan pembebas menekan pegas dengan gaya Fr, dimana gaya ini akan
menimbulkan reaksi Fr’ dan menarik plat penekan dengan memberi gaya yang
berlawanan arah dengan gaya dari plat tekan sebesar Fp’.
38
FpFr
FrFp
Fp’
Fr’
Ft
Ft
Fr’
Fp’
Perancangan Kopling Toyota Vios
Dengan menyamakan ukuran pegas matahari pada ukuran plat gesek yang telah
dihitung pada bab V, dapat diperoleh hasil sebagai berikut:
L1 = 45 mm
L2 = 25 mm
∑ M=0 …………………………………………………………………………........ (6-1)
Fp’.L2-Ft.L1=0, maka
Dimana:
Ft = gaya tekan yang dikerjakan oleh bantalan pembebas (N)
Fp’= gaya yang diperlukan untuk melawan gaya tekan pegas yaitu Fp’=2Fp
Fp = gaya yang menimbulkan tekanan pada plat gesek, dari perhitungan pada bab V
diperoleh Fp = N
Maka Fp’= 2 x 414,18 = 828,396 N
Besar Ft diperoleh sebesar:
Gaya yang menekan masing-masing daun pegas adalah :
……………………………………………………………………… (6-2)
Dimana n adalah jumlah daun pegas yang direncanakan sebanyak 12 buah sehingga:
6.1.2. Pemilihan Bahan
Untuk pegas matahari dipilih kawat baja SUP4 berkekuatan σ = 115 N/ mm2.
Sedangkan modulus elastisitasnya E = 207 GPa. Bahan ini cocok karena kekuatan tarik
dan modulus elstisitasnya yang tinggi sehingga pegas tidak akan mengalami deformasi
plastis maupun fracture pada saat mengalami beban yang diberikan bantalan pembebas.
a. Penentuan Ukuran
39
Perancangan Kopling Toyota Vios
Defleksi dari pegas matahari diperoleh dari:
…………………………………………………………………………. (6-3)
Dengan δ2 merupakan jarak pindah antara plat gesek dengan plat penekan saat
kopling tidak terhubung. Jarak ini direncanakan sejauh 5 mm, supaya poros terhubung
lebih cepat. Sehingga defleksi δ1 adalah:
Dan tebal pegas matahari (h) diperoleh dari :
………………………………………………………………………… (6-4)
Dimana:
h = tebal pegas matahari (mm)
Ft = gaya tekan tiap daun pegas matahari sebesar 38,351 N
δ1= 9 mm
Maka diperoleh harga tebal pegas matahari minimal:
Dan direncanakan tebal pegasnya adalah 4 mm sehingga lebarnya dapat dihitung:
b = 4h
= 4 x 4 = 16 mm
b. Pemeriksaan Kekuatan Pegas
Tegangan lengkung yang terjadi pada pegas matahari dapat dihitung dari:
…………….………………………. (6-5)
Dari perhitungan diatas terlihat bahwa σt < σ , maka pegas matahari ini aman
digunakan untuk perancangan ini, khususnya untuk tegangan tarik.
40
Perancangan Kopling Toyota Vios
6.2 Pegas Kejut
Perancangan pegas kejut biasanya berhubungan dengan gaya, momen torsi,
defleksi, dan tegangan yang dialami oleh pegas. Pegas kejut banyak kegunaannya dalam
konstruksi mesin, yakni sebagai pengomtrol getaran. Khusus pada perancangan ini,
pegas kejut digunakan untuk meredam kejutan pada saat kopling terhubung.
Gambar 6.3 Pegas Kejut
6.2.1 Analisa Gaya
Besarnya gaya tekan yang harus diberikan oleh tiap pegas adalah:
………………………………………………………………………….. (6-6)
Dimana:
F = gaya tekan tiap pegas (N)
Zp= tekanan rata-rata pada bidang pegas yaitu sebesar N/mm2 dari bab IV.
A = luas rata-rata bidang tekan untuk pegas sebesar 1 mm2.
n = jumlah pegas, direncanakan 4 buah.
Maka:
6.2.2 Pemilihan Bahan
41
L
D
d
F
Perancangan Kopling Toyota Vios
Untuk bahan pegas tetap dipilih baja karbon jenis SUS 302 dengan kekuatan
tarik mulur (tensile yield strength) Sy= 0,622 N/mm2. Maka kekuatan geser mulurnya
(shear yield strength) adalah:
Sys = 0,5.Sy ………………………………………………………………………… (6-7)
= 0,5.0,622 = 0,36 N/mm2
6.2.3 Analisa Tegangan Geser
Tegangan geser yang bekerja pada tiap pegas adalah:
…………………..……………………………………………………. (6-
8)
Dimana:
Z= tegangan geser tiap pegas (N/mm2)
c = indeks pegas, dalam perancangan ini dipilih 4
k = faktor tegangan wahl, yaitu:
F= gaya tekan tiap pegas (N)
d = diameter penampang pegas (mm)
Sehingga :
6.2.4. Penentuan Ukuran
Agar pegas aman terhadap tegangan geser, maka tegangan geser izin harus lebih
besar atau sama dengan tegangan geser yang timbul. Maka :
0,36 ≥ ……………………………………….………………………. (6-9)
0,36 ≥ 1,787
42
Perancangan Kopling Toyota Vios
d ≥ 2,227 mm
Dalam perancangan ini, diameter penampang pegas dipilih d = 3 mm, sehingga
diameter pegas adalah :
D = c.d ……………………………………………………………………………. (6-10)
D = 4.3 = 12 mm
Panjang pegas pada saat pembebanan maksimum adalah:
L = (i+1,5)d ……………………………………………………………………….. (6-11)
Dimana:
L = panjang pegas pada saat pembebanan maksimum (mm)
i = jumlah lilitan pegas (dipilih 4 lilitan)
d = diameter penampang pegas (mm)
Sehingga diperoleh:
L= (4+1,5)3 = 16,5 mm.
Sedangkan panjang pegas pada operasi normal adalah:
Lo = L+i(h-d) …………………………………………………………………….. (6-12)
Dimana: Lo = panjang pegas pada operasi normal (mm)
L = panjang pegas pada pembebanan maksimum (mm)
h = D/3 = 12/3= 4 mm
i = jumlah lilitan pegas (dipilih 4 lilitan)
d = diameter penampang pegas (mm)
Maka: Lo= 16,5 + 4 (4 - 3) = 20,5 mm.BAB VII
PERANCANGAN PAKU KELING
43
1
5
3
2
4
7
6
Perancangan Kopling Toyota Vios
Pada konstruksi plat gesek dan naaf digunakan paku keling pada tiga sambungan,
yaitu:
1. Sambungan lempengan gesek (yang terbuat dari asbes) dengan lingkar pembawanya.
2. Sambungan lingkar pembawa pada plat gesek dengan plat pembawa.
3. Sambungan plat pembawa dengan naaf.
Ukuran dan bahan paku keling untuk ketiga sambungan tersebut akan diranv\cang
pada bagian berikut :
Gambar 7.1 Susunan paku keling
Keterangan:
1. lempengan gesek
2. paku keling untuk sambungan lempengan gesek dengan lingkar pembawa
3. lingkar pembawa
4. paku keling untuk sambungan lingkar pembawa dengan plat pembawa
5. plat pembawa
6. paku keling untuk sambungan plat pembawa dengan naaf
7. naaf
44
Perancangan Kopling Toyota Vios
7.1 Paku Keling untuk Sambungan Lempengan gesek dengan Lingkar Pembawa
Paku keling ini berfungsi untuk mencegah terjadinya slip antara lempengan
gesek dengan lingkaran pembawa yang mana akan mengurangi momen puntir yang
diteruskan dari flywheel yang akan menimbulkan kerugian. Jumlah paku keling yang
digunakan adalah disesuaikan dengan lebar permukaan lempengan, sehingga lempengan
akan terikat dengan baik. Jumlah yang digunakan adalah 12 buah.
a. Analisa Gaya
Gaya yang bekerja pada setiap paku keling adalah:
………………………………………………………………………….. (7-1)
Dimana:
F1 = gaya yang bekerja pada tiap paku keling
Mp = momen puntir yang ditransmisikan yaitu sebesar 14255,97 N.mm
n1 = jumlah paku keling yaitu 12 buah
r1 = jarak paku keling ke sumbu poros, yaitu
…………………………………………………………………………. (7-2)
Dimana: D= diameter luar plat gesek = 164 mm
d = diameter dalam plat gesek = 114,8 mm
Maka dengan memasukkan harga-harga yang diketahui diperoleh:
b. Pemilihan Bahan
Bahan paku keling untuk perancangan ini dipilih jenis bahan baja tipe SAE/AISI
1010 yang dirol panas (hot roller) dengan kekuatan tarik Sy = 1,83 N/mm2, maka
kekuatan geser mulurnya (shear yield strength) adalah
45
Perancangan Kopling Toyota Vios
Sys = 0,5.Sy ………………………………………………………………………… (7-3)
= 0,5.1,83 = 0,915 N/mm2
c. Penentuan Ukuran
Tegangan geser yang timbul akibat gaya F1 adalah
……………………………………………………………….. (7-4)
Dimana:
τ1 = tegangan geser yang timbul (N/mm2)
F1 = gaya yang bekerja pada paku keling (N)
A1 = luas penampang paku keling (mm2)
d1 = diameter paku keling (mm)
Untuk menjaga keamanan konstruksi, tegangan geser kerja τ1 harus lebih kecil
atau sama dengan kekuatan geser mulurnya Sys dimana tegangan gesernya adalah:
τ1 ≤ Sys ………………………………………………………………………….. (7-5)
≤ 0,915
d1 ≥ 3,443 mm
Dengan mempertimbangkan keamanan konstruksi, maka diameter paku keling
diambil d1 = 4 mm.
7.2 Paku Keling untuk Sambungan Lingkaran Pembawa dengan Plat Pembawa
Paku keling pada posisi ini berfungsi untuk meneruskan momen puntir dari plat
gesek ke plat pembawa dan selanjutnya ke naaf dan poros yang digerakkan. Jumlah paku
keling disesuaikan dengan diameter dalam plat gesek dan diameter luar plat pembawa.
Hal ini disebabkan paku ini dipasang diantaranya dan jumlah yang cocok diambil 8
buah.
46
Perancangan Kopling Toyota Vios
a. Analisa Gaya
Sesuai dengan prosedur pada bagian 7.1, gaya yang bekerja pada tiap paku
keling adalah :
...………………………………………………………………………… (7-6)
Dengan jumlah paku keling n2 = 8 buah. Jarak r2 yang merupakan jarak paku
keling ke sumbu poros diperoleh dari :
……………………………………………………………….. (7-7)
Dimana:
r2 = jarak paku keling ke sumbu poros
Dn = Diameter luar naaf, dari perhitungan pada bab IV sebesar 40,083 mm
dg = diameter dalam plat gesek, dari perhitungan pada bab V sebesar 114,8 mm
bn = tebal naaf, yaitu sebesar 6,253 mm
Maka:
Sehingga:
b . Pemilihan Bahan
Bahan paku keling untuk perancangan ini dipilih jenis bahan baja tipe SAE /
AISI 1010 yang dirol panas (hot roller) dengan kekuatan tarik Sy = 1,83 N/mm2, maka
kekuatan geser mulurnya (shear yield strength) adalah 0,915 N/ mm2.
c. Penentuan Ukuran
47
Perancangan Kopling Toyota Vios
Tegangan geser yang timbul akibat gaya F2 adalah:
…………………………………………... (7-8)
τ 2 ≤ Sys ……………………………………………………………………….. (7-9)
≤ 0,915
d 2 ≥ 4,919 mm
Dengan mempertimbangkan keamanan, maka diameter paku keling (d2) diambil 6 mm.
7.3 Paku Keling untuk Sambungan Plat Pembawa dengan Naaf
Paku keling pada posisi ini berfungsi untuk meneruskan momen puntir dari plat
pembawa ke naaf dan poros yang digerakkan. Jumlah paku keling disesuaikan dengan
diameter plat pembawa dan naaf serta diameter poros dan jumlah yang sesuai adalah 4
buah.
a. Analisa Gaya
Sesuai dengan prosedur pada bagian 7.1, gaya yang bekerja pada tiap paku
keling adalah:
………………………………………………………………………… (7-10)
Dengan jumlah paku keling n3 = 4 buah dan jarak r3 yang merupakan jarak paku
keling ke sumbu poros direncanakan sejauh 30 mm, maka diperoleh :
b . Pemilihan Bahan
48
Perancangan Kopling Toyota Vios
Bahan untuk paku keling ini dipilih dari baja ST 24 dengan kekuatan tarik mulur
(tensile yield strength) Sy = 5,25 N/mm2, maka kekuatan geser mulurnya (shear yield
strength) adalah
…………………………………………………... (7-11)
c. Penentuan Ukuran
Tegangan geser yang timbul akibat gaya F3 adalah:
………………………………………..………….. (7-12)
τ 3 ≤ Sys …………………………………………………………………….. (7-13)
≤ 3,029
d 3 ≥ 6,262 mm
Dengan mempertimbangkan keamanan, maka diameter paku keling (d3) diambil 7 mm.
49
1
2
3
Perancangan Kopling Toyota Vios
BAB VIII
PERANCANGAN BAUT
Pada konstruksi kopling Toyota Vios digunakan tiga jenis baut pengikat, yaitu:
1. Baut pengikat poros penggerak dengan flywheel
2. Baut pengikat pegas matahari dengan plat penekan
3. Baut pengikat flywheel dengan penutup (cover) kopling.
Perancangan dari ketiga jenis baut tersebut akan diuraikan dalam bagian berikut.
8.1. Baut Pengikat Poros Penggerak dengan Flywheel
Gambar 8.1. Baut pengikat poros penggerak dengan flywheel
Keterangan :
1. poros penggerak
2. baut pengikat poros penggerak dengan flywheel
3. flywheel
Jumlah baut yang dipakai pada ikatan poros penggerak dengan flywheel ini adalah
6 buah. Prosedur perancangan untuk baut ini meliputi: analisa gaya, analisa tegangan,
pemilihan bahan, dan penentuan ukuran baut.
8.1.1 Analisa Gaya
50
Perancangan Kopling Toyota Vios
Gaya yang bekerja pada tiap baut adalah gaya geser yang besarnya diperoleh dari:
…………………………………………………………….. (8-1)
di mana:
F1 = gaya yang bekerja pada tiap baut (N)
Mp = momen puntir yang diteruskan dari poros, yaitu sebesar14255,97 Nmm
n1 = jumlah baut, yaitu 6 buah
R1 = jarak sumbu baut ke sumbu poros, yaitu direncanakan sebesar 40 mm
Maka :
8.1.2 Analisa Tegangan
Pada baut terjadi tegangan geser yang besarnya dapat ditentukan dari persamaan
…………………………………………………………… (8-2)
di mana: t1 = tegangan geser yang bekerja (N/mm2)
F1 = gaya yang bekerja, yaitu 59,399 N
d1 = diameter baut (mm)
maka diperoleh
51
1
2
3
Perancangan Kopling Toyota Vios
Bahan untuk baut dipilih dari baja ST 24 dengan kekuatan tarik mulur (tensile
yield strength) Sy = 5,25 N/mm2, maka kekuatan geser mulurnya (shear yield strength)
adalah
……………………………………………………... (8-3)
8.1.3. Penentuan Ukuran
Agar konstruksi baut aman maka harus dipenuhi:
…………………………………………………. (8-4)
Dalam perencanaan ini diambil harga diameter baut sebesar d1 = 6 mm.
8.2. Baut Pengikat Pegas Matahari dengan Plat Penekan
Gambar 8.2. Baut pengikat pegas matahari dengan plat penekan
Keterangan:
1. plat penekan
2. baut pengikat pegas matahari dengan plat penekan
3. pegas matahari
52
Perancangan Kopling Toyota Vios
Jumlah baut yang dipakai untuk ikatan pegas matahari dengan plat penekan adalah
6 buah. Prosedur perancangan untuk baut ini meliputi: analisa gaya untuk gaya geser dan
gaya tarik, analisa tegangan berupa tegangan geser dan tegangan tarik, pemilihan bahan,
dan penentuan ukuran baut.
8.2.1. Analisa Gaya
Gaya yang bekerja pada baut ini ada dua, yaitu gaya geser akibat momen puntir
dan gaya tarik akibat tarikan pegas matahari terhadap plat penekan saat pedal kopling
ditekan. Besar dari kedua gaya ini dapat diperoleh dari:
…………………………………………………………….. (8-5)
di mana: Fg2 = gaya gesek yang bekerja pada tiap baut (N)
Mp = momen puntir yang diteruskan, yaitu sebesar 14255,97 Nmm
n2 = jumlah baut, yaitu 6 buah
R2 = jarak sumbu baut ke sumbu poros, yaitu direncanakan sebesar 70 mm
Dengan memasukkan harga-harga yang diketahui diperoleh:
8.2.2 Analisa Tegangan
Tegangan geser yang terjadi pada baut diperoleh dari :
…………………………………………………………. (8-6)
yang besarnya adalah:
53
1
2
3
Perancangan Kopling Toyota Vios
Bahan untuk baut dipilih dari baja ST 24 dengan kekuatan tarik mulur (tensile
yield strength) Sy = 5,25 N/mm2, maka kekuatan geser mulurnya (shear yield strength)
adalah
……………………………………………………... (8-7)
8.2.3 Penentuan Ukuran
Agar konstruksi aman maka harus dipenuhi:
…………………………………………………………... (8-8)
Dari hasil yang diperoleh diambil harga diameter d2 = 5 mm.
8.3. Baut Pengikat Flywheel dengan Penutup Kopling
Gambar 8.3. Baut pengikat flywheel dengan penutup kopling
Keterangan:
1. flywheel
2. baut pengikat flywheel dengan penutup kopling
3. penutup kopling
54
Perancangan Kopling Toyota Vios
Jumlah baut yang dipakai pada ikatan flywheel dengan penutup kopling adalah
sebanyak 6 buah. Prosedur perancangan untuk baut ini adalah sama dengan prosedur
perancangan untuk baut pengikat poros penggerak dengan flywheel pada bagian 8.1.
8.3.1 Analisa Gaya
Gaya geser yang bekerja pada tiap baut diperoleh dari:
…………………………………………………………... (8-9)
dengan n3 adalah jumlah baut, yaitu 6 buah ; serta R3 adalah jarak sumbu baut ke sumbu
poros, yaitu direncanakan sebesar 100 mm.
Maka harga F3 adalah
8.3.2 Analisa Tegangan
Besar tegangan geser yang terjadi adalah
…………………………………………………………….... (8-10)
Bahan untuk baut dipilih dari baja ST 24 dengan kekuatan tarik mulur (tensile
yield strength) Sy = 5,25 N/mm2, maka kekuatan geser mulurnya (shear yield strength)
adalah
……………………………………………………. (8-11)
55
Perancangan Kopling Toyota Vios
8.3.3. Penentuan Ukuran
Agar konstruksi aman maka harus dipenuhi
……………………………………………………….. (8-12)
Dalam perencanaan ini diambil harga diameter baut sebesar d3 = 5 mm.
56
Perancangan Kopling Toyota Vios
BAB IX
PERANCANGAN BANTALAN
Bantalan berfungsi untuk menumpu poros beerbeban. Sehingga gerakan bolak
balik atau putaran poros tersebut dapat berlangsung secara halus, aman dan panjang
umur. Bantalan harus cukup kokoh untuk memungkinkan poros serta elemen mesin
lainnya bekerja dengan baik. Jika bantalan tidak berfungsi dengan baik maka prestasi
seluruh sistem akan menurun atau tak dapat bekerja secara semestinya.
Pada konstruksi kopling Toyota Vios ini digunakan dua jenis bantalan yaitu:
1. Bantalan pendukung poros, berupa bantalan bola radial untuk menahan poros pada
tempatnya.
2. Bantalan pembebas (release bearing), berupa bantalan bola aksial untuk menekan
pegas matahari saat pedal kopling ditekan.
9.1 Bantalan Pendukung Poros
Bantalan yang digunakan untuk mendukung poros adalah bantalan bola radial
beralur dalam baris tunggal (single row deep groove radial ball bearing), sebanyak dua
buah, masing-masing pada kedua ujung poros. Sketsa bantalan pendukung poros ini
beserta komponen-komponen lain yang terhubung dengannya ditunjukkan pada gambar
berikut.
Gambar 9.1 Bantalan pendukung poros
57
A B
Wn + Wg
Wp
Ra RbL1 L2 L3
L1 L2 L3
Perancangan Kopling Toyota Vios
9.1.1 Analisa Gaya
Diagram benda bebas untuk gaya-gaya yang bekerja pada poros dan kedua
bantalan pendukungnya diberikan dalam gambar berikut.
Gambar 9.2 Diagram analisa gaya
WN = berat naaf
…………………………………………………………………. (9-1)
Dimana:
N = massa jenis bahan naaf, untuk bahan baja S55C-D besarnya adalah 7,810-6
N/mm3
VN = volume naaf, yaitu
………………………………………………… (9-2)
Untuk : DN = diameter luar naaf = 40,083 mm
dN = diameter dalam naaf = 34,471 mm
LN = panjang naaf = 54,195 mm
maka :
Maka berat naaf adalah
58
Perancangan Kopling Toyota Vios
WG = berat plat gesek
…………………... (9-3)
Dimana :
L = massa jenis bahan lingkar pembawa, untuk bahan besi cor kelabu besarnya
adalah 7,2 10-6 N/mm3
VL = volume lingkar pembawa, yaitu
……………………………….………………… (9-4)
untuk: DL = diameter luar lingkar pembawa = 164 mm
dL = diameter dalam lingkar pembawa = 60 mm
bL = tebal lingkar pembawa = 3 mm
maka :
g = massa jenis bahan lempeng gesek, untuk bahan asbes besarnya adalah 3,410-6
N/mm3
Vg = volume lempeng gesek, yaitu :
………………………………………………… (9-5)
Untuk : Dg = diameter luar lempeng gesek = 164 mm
dg = diameter dalam lempeng gesek = 114,8 mm
bg = tebal lempeng gesek = 9,2 mm
maka :
59
Perancangan Kopling Toyota Vios
Maka berat plat gesek adalah :
WP = berat poros
……………………………………………………………….. (9-6)
Dimana :
P = massa jenis bahan poros, untuk bahan baja S55C-D besarnya adalah
7,810-6 N/mm3
VP = volume poros, yaitu
……………………………………………………….. (9-7)
Untuk : dP = diameter poros = 35 mm
LP = panjang poros = 200 mm
Maka :
Maka berat poros adalah
RA = gaya reaksi pada bantalan A
RB = gaya reaksi pada bantalan B
L1 = 50 mm
L2 = 50 mm
L3 = 100 mm
Dari keseimbangan statik diperoleh :
60
Perancangan Kopling Toyota Vios
……………………………………………………..………………….. (9-8)
………………………………………………………………………….. (9-9)
Dari kedua gaya reaksi RA dan RB diambil harga terbesar sebagai resultan gaya radial Fr,
yaitu RA = 1,404 N, sedangkan resultan gaya aksialnya (Fa) adalah nol.
9.1.2 Penentuan Beban Ekivalen Statik dan Dinamik
Beban ekivalen statik diperoleh dari :
.……………………………………….. (9-10)
Dimana :
Po = beban ekivalen statik ( N )
Xo = faktor radial, untuk bantalan bola radial beralur dalam baris tunggal
besarnya adalah 0,6
Fr = gaya radial = 1,404 N
Yo = faktor aksial, untuk bantalan bola radial beralur dalam baris tunggal
besarnya adalah 0,5
Fa = faktor aksial, untuk bantalan pendukung poros ini besarnya nol
61
Perancangan Kopling Toyota Vios
Maka:
Po = 0,6 . 1,404 + 0,5 . 0
Po = 0,842 N
Maka, diambil adalah Po = 0,842 N
Untuk beban ekivalen dinamik diperoleh dari :
…………………………………………………… (9-
11)
dimana:
P = beban ekivalen dinamik ( N )
X = faktor radial, untuk bantalan bola radial beralur dalam baris tunggal,
besarnya adalah 1,0
V = faktor putaran, untuk kondisi cincin dalam berputar besarnya 1,0
Fr = gaya radial, yaitu sebesar 1,404 N
Y = faktor aksial, untuk bantalan bola radial beralur dalam baris tungal
besarnya adalah nol
Fa = gaya aksial, untuk bantalan pendukung poros ini besarnya adalah nol
Maka : Beban ekivalen dinamik adalah ;
P = 1,0 x 1,0 x 1,404 N + 0 x 0
= 1,404 N
9.1.3 Penentuan Basic Static Load Rating dan Basic Dynamic Load Rating
Besar basic static load rating adalah sebanding dengan beban ekivalen statik,
sehingga
C0 = Po …………………………………………………………… (9-12)
= 0,842 N
Sedangkan untuk basic dynamic load rating dapat diperoleh dari
………………………………………………………….…. (9-13)
Dimana :
C = beban dynamik load rating ( N )
62
Perancangan Kopling Toyota Vios
P = beban ekivalen dinamik, yaitu sebesar 1,404 N
L = umur bantalan yang dinyatakan dalam juta putaran, direncanakan 6000
juta putaran
Sehingga beban dynamik load rating adalah :
9.1.4. Pemilihan Bantalan
Dari perhitungan-perhitungan di atas serta data dari bab-bab sebelumnya maka
bantalan yang dipilih harus memenuhi syarat-syarat berikut :
diameter lubang : d = 35 mm
basic static load rating : C0 0,842 N
basic dynamic load rating : C 25,512 N
kecepatan putaran maksimum : n 7000 rpm
Dari katalog dipilih bantalan bola radial beralur dalam baris tunggal dengan
nomor 6207 yang mempunyai karakteristik sebagai berikut :
diameter luar : D = 62 mm
diameter lubang : d = 35 mm
lebar : b = 17 mm
basic static load rating : C0 = 1430 N
basic dynamic load rating : C = 2010 N
kecepatan putaran maksimum : n = 10000 rpm
Gambar 9.3 Bantalan bola radial tunggal
63
Perancangan Kopling Toyota Vios
9. 2 Bantalan Pembebas
Bantalan yang digunakan sebagai bantalan pembebas (release bearing) adalah
bantalan bola aksial satu arah dengan bidang rata (single direction thrust ball bearing
with flat back face). Diagram benda bebas untuk bantalan ini beserta komponen-
komponen lain yang terhubung dengannya ditunjukkan pada gambar berikut.
Gambar 9.4 Bantalan pembebas
FT = gaya tekan yang diteruskan saat pedal kopling ditekan, dari bab VI
diperoleh sebesar 460,22 N.
9.2.1 Analisa Gaya
Penjumlahan gaya yang bekerja dalam arah radial dan aksial adalah sebagai
berikut :
Fr = 0 ………………………………………………….…. (9-14)
Fa = FT …………………………………………………….. (9-15)
= 460,22 N
9.2.2. Penentuan Beban Ekivalen Statik dan Dinamik
Sesuai dengan prosedur perhitungan pada bagian 9.1 maka beban ekivalen statik
diperoleh dari :
……………………………………………… (9-16)
Dengan: X0 = 0,5 dan Y0 = 0,26.
64
Perancangan Kopling Toyota Vios
Maka, besar Po adalah :
Po = 0,5 . 0 + 0,26 . 460,22 N
= 119,657 N
diambil harga Po = 119,657 N.
Sedangkan untuk beban ekivalen dinamik diperoleh dari :
………………………………………………… (9-17)
Dengan :
X = 0,6
V = 1,0
Y = 1,4
Maka besar P adalah :
9.2.3 Penentuan Basic Static Load Rating dan Basic Dynamic Load Rating
Sesuai dengan prosedur perhitungan pada bagian 9.1.2 maka basic static load
rating diperoleh sebesar :
…………………………………………………. (9-18)
dan untuk umur bantalan sebesar 6000 juta putaran maka basic dynamic load rating
diperoleh sebesar :
……………………………………………………. (9-19)
9.2.4 Pemilihan Bantalan
Dari perhitungan-perhitungan di atas serta data dari bab-bab sebelumnya maka
bantalan yang dipilih harus memenuhi syarat-syarat berikut :
diameter lubang : d = 35 mm
basic static load rating : C0 119,657 N
65
Perancangan Kopling Toyota Vios
basic dynamic load rating : C 156,945 N
kecepatan putaran maksimum : n 6000 rpm
Dari katalog dipilih bantalan bola aksial satu arah dengan bidang rata dengan type
6007 yang mempunyai karakteristik sebagai berikut :
diameter luar : D = 62 mm
diameter lubang : d = 35 mm
lebar : b = 14 mm
basic static load rating : C0 = 915 N
basic dynamic load rating : C = 1250 N
kecepatan putaran maksimum : n = 10000 rpm.
66
Perancangan Kopling Toyota Vios
BAB X
KESIMPULAN
Sebagai kesimpulan dan ringkasan dari elemen-elemen mesin yang terdapat pada
konstruksi kopling Toyota Vios yang sesuai dengan perhitungan/ perancangan pada bab-
bab sebelumnya dan dilakukan pembulatan pada data-data yang diperoleh :
1. Poros Transmisi
Daya : N = 109 PS
Putaran : n = 6000 rpm
Diameter : dp = 35 mm
Bahan : baja S 55 C-D
2. Spline
Diameter luar : D = 39,5 mm
Diameter dalam : d = 34 mm
Tinggi : h = 2,77 mm
Lebar : w = 6,17 mm
Panjang : L = 53,5 mm
Bahan : baja S 55 C-D
3. Naaf
Diameter luar : D = 40,08 mm
Diameter dalam : d = 34,47 mm
Tinggi : h = 2,81 mm
Lebar : w = 6,25 mm
Bahan : baja S 55 C-D
4. Plat Gesek
Diameter luar : D = 164 mm
Diameter dalam : d = 114,8 mm
Lebar : b = 25 mm
Tebal : a = 9,2 mm
Bahan : asbes dan besi cor
67
Perancangan Kopling Toyota Vios
5. Pegas
a. Pegas matahari
Panjang daun pegas : L1 = 45 mm
Panjang daerah pengungkit : L2 = 25 mm
Tebal pegas matahari : h = 4 mm
Lebar daun pegas : b = 16 mm
Bahan : kawat baja SUP4
b. Pegas tekan
Diameter pegas : D= 12 mm
Diameter penampang pegas : d = 3 mm
Jumlah lilitan : n = 4
Panjang pegas pada operasi normal : L0= 20,5 mm
Panjang pegas pada pembebanan maksimum : LS= 16,5 mm
Bahan : SUS 302
6. Paku Keling
a. Untuk sambungan lempengan gesek dengan lingkar pembawa
Diameter : d1 = 4 mm
Bahan : baja SAE/AISI 1010
b. Untuk sambungan lingkar pembawa dengan plat pembawa
Diameter : d2 = 6 mm
Bahan : baja SAE/AISI 1010
c. Untuk sambungan plat pembawa dengan naaf
Diameter : d3 = 7 mm
Bahan : baja SAE/AISI 1010
7. Baut
a. Baut pengikat poros dengan flywheel
Diameter : d1 = 6 mm
Bahan : baja ST 24
b. Baut pengikat pegas matahari dengan plat penekan
Diameter : d2 = 5 mm
68
Perancangan Kopling Toyota Vios
Bahan : baja ST 24
c. Baut pengikat flywheel dengan penutup kopling
Diameter : d3 = 5 mm
Bahan : baja ST 24
8. Bantalan
a. Bantalan pendukung poros
Tipe : bantalan bola radial beralur dalam baris tunggal
Nomor seri : 6207
Diameter luar : D = 62 mm
Diameter lubang : d = 35 mm
Lebar : b = 17 mm
Basic static load rating : Co = 1430 N
Basic dynamic load rating : C = 2010 N
Kecepatan putaran maksimum : n = 10000 rpm
b. Bantalan Pembebas
Tipe : bantalan bola aksial satu arah dengan bidang rata
Nomor seri : 6007
Diameter luar : D = 62 mm
Diameter lubang : d = 35 mm
Lebar : b = 14 mm
Basic static load rating : Co = 915 N
Basic dynamic load rating : C = 1250 N
Kecepatan putaran maksimum : n = 10000 rpm.
69
Perancangan Kopling Toyota Vios
DAFTAR PUSTAKA
1. Sularso dan Kiyokatsu Suga, Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin.
Pradnya Paramita: Jakarta, 1994.
2. Joseph E. Shigley, Larry D. Mitchell, dan Gandhi Harahap (penerjemah),
Perencanaan Teknik Mesin, Edisi Keempat, Jilid 1. Erlangga: Jakarta, 1991.
3. Joseph E. Shigley, Larry D. Mitchell, dan Gandhi Harahap (penerjemah),
Perencanaan Teknik Mesin, Edisi Keempat, Jilid 2. Erlangga: Jakarta, 1991.
4. Kent’s, Mechanical Engineers Handbook, Design and Production, edisi ke-12, John
Wiley & Sons Inc: New York, 1990
5. Robert H Creamer, Machine Design, edisi ke 3, Addison – Wesley: USA, 1984
6. M.F Spotts & T.E. Shoup, Design of Machine Elements, Prentice Hall Int’l – Inc:
USA, 1998
7. Umar Sukrisno, Bagian-bagian Mesin dan Merencana, Erlangga: Jakarta, 1984
8. James M. Gere, Stephen P. Timoshenko, dan Hans J. Wospakrik (penerjemah),
Mekanika Bahan, Edisi Kedua, Versi SI, Jilid 1. Erlangga: Jakarta, 1996.
70